某廠PLC故障引起機組跳閘的原因分析及優化方案

秦臻

摘 要：某廠由于ETS系統組態設計的缺陷造成機組跳閘，對此技術人員通過分析ETS系統組態邏輯，檢查信號回路，分析事故經過，最終確認了造成機組跳閘的直接原因，并針對組態設計缺陷和人為隱患，對原有組態缺陷進行了修改，并增加了杜絕人為誤操作的環節，徹底解決了該廠ETS系統可能會造成機組跳閘的問題。

關鍵詞：ETS；PLC；機組跳閘；AST；電磁閥；故障

某廠ETS控制系統為上海汽輪機廠330MW機組配套的保護控制設備，采用主、副PLC并行運行的結構。2013年XX月XX日，該廠#X機組ETS機柜副PLC機架CPU故障，工作人員對副PLC進行重啟，導致該機組跳閘。

一、原因分析

PLC設備的特點是在斷電重啟的過程中會丟失重啟前的所有過程參數，所有內部運算參數在重啟過程中全部變為初始設定值，所有開關量歸零。

該廠ETS PLC組態主程序第60條設計為4個AST停機電磁閥指令取非后奇偶組合，組成汽機跳閘指令（見圖1）。當ETS PLC控制系統副機架斷電重啟后，PLC程序重新進行復位掃描，因DCS送至ETS的掛閘指令為5秒脈沖信號，所以在機組正常運行狀態下重新上電后掛閘指令已不存在（即邏輯“0”），此時程序判斷AST停機電磁閥開啟指令為邏輯“0”，取非后變為邏輯“1”，經奇偶組合后汽機跳閘信號輸出為邏輯“1”，即觸發汽機跳閘信號。這是造成此次跳機事故的直接原因。

同時，熱工技術人員在未充分研究邏輯組態結構，不清楚PLC設備斷電重啟可能會對運行設備造成何種影響的情況下，冒然對故障PLC進行斷電重啟，是造成此次跳機事故的人為原因。

二、優化方案

（一）組態優化

針對ETS系統PLC組態存在的設計缺陷，該廠技術人員對ETS系統 主、副PLC組態主程序第60條進行修改，將“汽輪機不存在跳閘條件”和“4個AST停機電磁閥指令取非后奇偶組合”相與，組成汽機跳閘指令，即當汽輪機不存在跳閘條件時閉鎖汽機跳閘指令，修改后的組態見圖2。

按此方式修改后，在機組正常運行狀態下，由于需要“汽輪機不存在跳閘條件”和“4個AST停機電磁閥指令取非后奇偶組合”同時為邏輯“1”時才會觸發汽機跳閘指令，因此無論發生何種情況下的PLC斷電重啟，均不會造成PLC誤發汽機跳閘信號造成機組跳閘。

（二）回路優化

將“高排壓比低”，“發電機跳閘”，“鍋爐MFT”，“汽機TSI動作（差脹大、振動大）”四個汽機跳閘條件改造成可使用保護壓板投退保護（受通道數量所限，暫僅考慮以上四個保護），采用反邏輯方式：當保護壓板合上時，跳閘條件觸發時汽輪機不會跳閘，此為保護退出狀態；當保護壓板斷開時，跳閘條件觸發時汽輪機跳閘，此為保護投入狀態。

相應在ETS系統主、副PLC邏輯組態中將上述4個保護壓板的分/合狀態串入對應保護條件對應的邏輯中，并在畫面上增加這4個保護壓板的狀態燈（綠色表示保護投入，紅色表示保護退出）。

保護壓板均采用硬接線形式，一端接自+24V PLC電源，另一端接至PLC對應通道內（見下圖）。

增加保護投退壓板，可以有效降低人為誤操作造成機組跳閘的概率。

綜上所述，該廠技術人員通過對ETS系統PLC邏輯組態和跳閘回路的優化，一方面將邏輯組態中的缺陷進行修復，使汽輪機跳閘指令的邏輯構成更加合理與完善，大大提高了邏輯組態的安全可靠性；另一方面通過增加保護壓板的投/退功能，使檢修人員能夠安全地在機組正常運行中，通過壓板退出相應保護功能，對汽機跳閘回路進行檢修，而不會因為失誤造成機組跳閘。